Firma Infleqtion wyróżnia się tym, że nie próbuje sprzedać kolejnej wizji komputera przyszłości. Zamiast tego atakuje jeden z bardziej przyziemnych problemów współczesnej technologii, a mianowicie to, że coraz trudniej wyłowić właściwy sygnał z radiowego bałaganu. Anteny, odbiorniki, filtry i całe tory RF są wszędzie, choć zwykle ich nie zauważamy. Dopiero gdy nawigacja zaczyna wariować, połączenie traci stabilność albo infrastruktura musi rozpoznać coś w zatłoczonym paśmie, to od razu wychodzi na jaw, jak bardzo nowoczesny świat zależy od poprawnego “słuchania” eteru. Quantum Spectrum ma zapewnić to światu na “kwantowym poziomie”.
Antena ma swoje ograniczenia, nawet jeśli rzadko o tym myślimy
Klasyczna antena jest genialnie prostym wynalazkiem. Jej rozmiar, geometria, elektronika odbiorcza i pasmo pracy zawsze są częścią wielkiego kompromisu. Jeśli chcemy odbierać różne zakresy częstotliwości, zwykle dochodzimy do zestawu anten, filtrów, wzmacniaczy, przetworników i torów radiowych projektowanych pod konkretne fragmenty widma. W telefonie, samochodzie, samolocie czy stacji bazowej da się to ukryć pod obudową, ale problem sam z siebie nie znika, a rośnie z każdym kolejnym systemem, który chce mówić własnym językiem radiowym.
Czytaj też: Pijesz sobie z butelki, a ta żyje sobie w najlepsze i czeka na znak. Czy to właśnie plastik przyszłości?
Opracowany przez firmę Infleqtion projekt Quantum Spectrum próbuje uderzyć właśnie w ten punkt. Zamiast traktować falę radiową jak coś, co najpierw trzeba “złapać” metalem i elektroniką, system ma wykorzystywać atomy jako medium pomiarowe. Chodzi tutaj o to, że lasery wzbudzają atomy do stanów rydbergowskich, czyli takich, w których elektrony znajdują się na bardzo wysokich poziomach energetycznych. Wtedy atomy stają się wyjątkowo wrażliwe na pola elektromagnetyczne. Efekt? Przychodząca fala radiowa zaburza ich stan, a układ optyczny odczytuje te zmiany i zamienia je na informację o sygnale.
Wyjątkowość Quantum Spectrum tkwi w atomach…
Sam atom rydbergowski to atom, którego elektron został wzbudzony do bardzo wysokiego stanu energetycznego. Im dalej elektron znajduje się od jądra, tym łatwiej zewnętrzne pole elektromagnetyczne może wpłynąć na jego zachowanie. Właśnie dlatego takie atomy są kuszące jako niezwykle czułe sondy. Stąd też sposób działania Quantum Spectrum. Najpierw laser pobudza atomy do stanów rydbergowskich. Potem sygnał RF oddziałuje z tymi atomami i zmienia ich poziomy energetyczne. Na końcu układ optyczny obserwuje zmianę w wiązce pomiarowej, a elektronika przetwarza odczyt optyczny na dane o sygnale. W uproszczeniu? Radio zaburza atomy, światło pozwala te zaburzenia zobaczyć, a komputer dopiero potem robi z tego użyteczną informację.
Czytaj też: Ceny miedzi wreszcie spadną? Opracowali unikalny materiał na ich zastąpienie
Nie chodzi więc tylko o “lepszą antenę”. Chodzi o zmianę medium pomiarowego. Gdy klasyczny odbiornik opiera się na przewodnikach, obwodach i filtrach, odbiornik atomowy opiera się na dobrze opisanych właściwościach fizycznych atomów. Może to oznaczać szerszy zakres pracy, mniejszą potrzebę kalibracji względem konkretnego pasma i zupełnie inną drogę miniaturyzacji, ale aktualnie firma stoi ciągle przed wielkim wyzwaniem. Opanowała bowiem zakres 3-6000 MHz i celuje w ramach następnej generacji w 1-12000 MHz, więc jest jeszcze przed nią sporo pracy.
… a wyzwanie z komercjalizacją siedzi tam gdzie zawsze
W teorii brzmi to jak eleganckie obejście problemu klasycznych anten, ale w praktyce może być różnie. Dlatego zresztą od razu mam do tego spore wątpliwości. Każda technologia kwantowa kocha bowiem tego typu piękne schematy na papierze, a potem zderza się z temperaturą, drganiami, szumem, stabilnością laserów i wymogami sprzętu działającego poza laboratorium. Infleqtion nie odkryło bowiem atomów rydbergowskich jako czujników radiowych. Takie układy są badane od lat. Nowością nie jest więc tutaj sama fizyka, a próba zrobienia z niej powtarzalnej, mniejszej i bardziej praktycznej platformy.
Jeśli wszystko się uda, to scenariusz nie będzie wyglądał tak, że atomowe odbiorniki nagle zastąpią wszystkie anteny w naszych telefonach z roku na rok. Bardziej prawdopodobny wydaje mi się etap pośredni. Najpierw otrzymają je specjalistyczne systemy monitorowania widma, infrastruktura telekomunikacyjna, lotnictwo, transport, energetyka, laboratoria pomiarowe i miejsca, w których koszt urządzenia jest mniej ważny niż zdolność pracy w trudnym środowisku radiowym. Później przyjdzie czas na jej komercjalizację.
Czytaj też: Zwykły minerał i niezwykły wodór. Chińscy naukowcy rozwiązali trzy problemy w jednym procesie
Swoją drogą, podobny kierunek miniaturyzacji w skali atomowej widać przy manipulowaniu pojedynczymi atomami, choć tam mówimy o zupełnie innym eksperymencie i innym celu. Dla mnie jednak wspólny mianownik jest jeden – przyszłość technologii kwantowych może nie zacząć się od jednej wielkiej maszyny, ale od wielu wyspecjalizowanych układów, które wykorzystują atomy, fotony i pola elektromagnetyczne jako praktyczne narzędzia pomiaru oraz kontroli.
Źródła: Infleqtion, Interesting Engineering
